[發明專利]一種新型碳包覆LiVO3

在審

• 申請號: 202211595159.3
• 申請日: 2022-12-13
• 公開（公告）號: CN116169279A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 倪世兵;楊迪紫;張冬梅;裴存原;孫兵
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 王玉芳

本發明提供一種新型LiVOsubgt;3/subgt;基鋰離子電池負極材料及制備方法。采用水熱及隨后煅燒的合成工藝，通過兩步法成功制備LiVOsubgt;3/subgt;基復合材料。其具體操作如下：第一步：取LiNOsubgt;3/subgt;，Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;，檸檬酸溶于適量的去離子水中，攪拌混合均勻，進行水熱處理；將水熱處理后得到的前驅體溶液干燥，最后再將干燥后得到的前驅體粉末進行空氣下煅燒制得LiVOsubgt;3/subgt;/Lisubgt;3/subgt;VOsubgt;4/subgt;材料。第二步：稱取適量的第一步制備好的LiVOsubgt;3/subgt;/Lisubgt;3/subgt;VOsubgt;4/subgt;材料，然后向其中加入一定比例的碳源，混合均勻后保護氣體下煅燒得到碳包覆LiVOsubgt;3/subgt;/Lisubgt;3/subgt;VOsubgt;4/subgt;復合材料。本發明解決了LiVOsubgt;3/subgt;基鋰離子電池負極材料性能不穩定、導電性不好等問題。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池負極材料，特別涉及一種新型碳包覆LiVO₃/Li₃VO₄作為負極材料及其制備方法，屬于電化學電源領域。

背景技術

能源是人類賴以生存和發展的基礎。然而，煤、石油、天然氣等不可再生能源的大量消耗，帶來了嚴重的能源危機和污染問題。大力發展可再生清潔能源是解決能源和環境問題的有效途徑。然而，太陽能、風能等可再生新型清潔能源的開發和使用因其具有隨機性、間歇性和地域受限性等特點而受限，急需研發具有大容量、安全性高等特點的儲能裝置。因此，研發高性能的儲能設備是科技工作者研究的熱點。

鋰離子電池具有能量密度大、工作電壓高、循環壽命長、環境污染小、無記憶效應、可快速充放電等優點，是目前最具發展前景的電化學儲能裝置之一。但隨著科技的發展，人們對鋰離子電池的能量密度、循環壽命、環保等性能指標提出了更高的要求，而這些指標依賴于電池電極材料的研發。目前，鋰離子電池負極材料主要集中在碳材料，新興的Li₄Ti₅O₁₂和Si基材料由于高穩定性及高容量特征也逐漸被引用。近幾年來，釩酸鹽材料因具有綜合優異的電化學性能（較低的工作平臺、較高的安全性、較高的容量），被視為一種理想的鋰離子電池負極材料，以Li₃VO₄負極材料為代表。

LiVO₃也是一種典型的釩酸鹽材料，具有單斜晶結構，前期主要被當做鋰離子電池正極材料研究。LiVO₃中的釩元素是+5價，理論上也可以被還原而用作鋰離子電池負極材料。經前期探索發現，LiVO₃用作鋰離子電池負極材料具有較高的初始容量。相比于Li₃VO₄負極材料而言，LiVO₃分子中含Li更少，具有明顯的優勢：1）由于Li資源的稀缺，更少的Li對應更低的成本；2）對于同樣的V⁵⁺→?V²⁺還原過程，在兩者儲存同樣的Li⁺個數的情況下，否則對應更高的理論容量。然而，LiVO₃實際使用面臨實際容量不高、循環穩定性不好等系列挑戰。

前期研究表明，調節電極材料尺寸，將電極材料與高導電性或高穩定性添加成分復合，有望顯著改善材料反應動力學，從而提升其循環穩定性。本發明嘗試合成碳包覆LiVO₃/Li₃VO₄復合材料，在充分體現LiVO₃材料本身優勢的同時，顯著提升其循環性能。

發明內容